Dodano: 26 lipiec 2022r.

Dlaczego dzięcioły nie doznają urazów mózgu?

Naukowcy od dawna zastanawiali się, jak to się dzieje, że dzięcioły są w stanie tak długo uderzać dziobem w pnie drzew z tak dużą siłą nie odnosząc przy tym żadnych urazów mózgu? Dotychczasowe ustalenia mówiły o specjalnej konstrukcji czaszek tych ptaków, która działa jak amortyzator. Teraz naukowcy obalili ten pogląd wskazując, że jakakolwiek amortyzacja wstrząsów osłabiłaby zdolności dzięciołów.

Dlaczego dzięcioły nie doznają urazów mózgu?

 

Dzięcioły spędzają sporo czasu na kuciu w drzewach. Robią to z ważnych powodów. Przede wszystkim poszukują w drewnie larw owadów, które służą im za pożywienie. Drążą też dziuple, w których później wychowują potomstwo. Ale jak to się dzieje, że ptaki nie miewają przy tym żadnych urazów mózgu? Wcześniejsze badania sugerowały, że przed obrażeniami mózgu chroni dzięcioły specjalna konstrukcja czaszki, która pochłania wstrząsy. Jednak nowe analizy wydają się obalać tę hipotezę.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach „Cell Press” (DOI: 10.1016/j.cub.2022.05.052).

Dotychczasowy pogląd okazał się błędny

Przez długi czas świat nauki sądził, że aby ochronić mózg głowy dzięciołów w momencie dziobania zachowywały się jak hełmy, które absorbują wstrząsy. Koncepcja ta była powielana w książkach, w mediach i na wiele jeszcze innych sposobów. Najnowsze rezultaty badań sugerują jednak, że naukowcy bardzo się tutaj pomylili. Wszystko bowiem wskazuje na to, że głowy dzięciołów nie niwelują wstrząsów, a zachowują się bardziej jak twardy, sztywny uderzający w drzewo młotek. W jaki sposób badacze doszli do takich wniosków?

Otóż naukowcy z belgijskiego Universiteit Antwerpen przeanalizowali w tym celu nagrania wideo trzech gatunków dzięciołów. To właśnie one uwidoczniły, że ich głowy w żaden sposób nie absorbują siły uderzeń. Na podstawie zebranych danych, szczególnie dotyczących spowolnienia, na jakie narażone są głowy dzięciołów w momencie uderzenia w drzewo, badacze stworzyli modele biomechaniczne. Analiza ich działania sprawiła, że badacze wysnuli kolejny wniosek: jakakolwiek absorpcja wstrząsów byłaby dla tych ptaków niekorzystna.

Kluczowa wielkość mózgu

Powstaje jednak kolejne pytanie: czy w sytuacji, kiedy żadna amortyzacja nie ma miejsca, kucie w drzewie nie wystawia na szwank mózgów dzięciołów? Jak się okazuje nic takiego nie ma miejsca. Przyczyną tego jest po prostu rozmiar mózgów dzięciołów, które są na tyle małe, że tego typu wstrząsy nie stanowią dla nich problemu, nie uszkadzają ich.

Nawet przy najsilniejszym uderzeniu w drzewo i nagłym wyhamowaniu siła takiego przeciążenia jest i tak niższa, niż w przypadku ludzi doznających wstrząsu mózgu. Jednakże gdyby tego samego, przy takim samym spowolnieniu, jakiego doznają dzięcioły, spróbował człowiek, skutki mogłyby okazać się dość poważne dla jego zdrowia.

Z drugiej strony dziobana powierzchnia również ma tutaj znaczenie. Jeżeli bowiem dzięcioł przykładowo zamiast w drzewo trafiłby w powierzchnię metalową, nie obyłoby się bez szkód dla jego zdrowia. I nie chodzi tylko o kondycję dziobu.

Dokonana obserwacja wyjaśnia też pewną kwestię w kontekście ewolucji dzięciołów. Otóż z biegiem czasu, z pokolenia na pokolenie ich głowy nie stają się większe, a mięśnie ich szyi nie ulegają wzmocnieniu. Owszem, taka zmiana z pewnością spowodowałaby, że ich uderzenia byłyby silniejsze, zmieniłyby się jednak istotne proporcje tej siły do budowy ciała. I w nowej sytuacji w istocie dziobanie drzewa mogłoby stać się szkodliwe dla ich zdrowia.

To najnowsze odkrycie będzie też miało wpływ na podejście inżynierów. Jak dotąd bowiem bazując na poprzednim założeniu i wzorując się na budowie ciała dzięciołów, szczególnie ich czaszek, projektowali różnego rodzaju materiały absorbujące wstrząsy oraz np. hełmy.

 

Źródło: Cell Press, fot. Martina Rüber (MartinaRue), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons